机械加工工艺规程制定1.ppt

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1、机械加工工艺基础机械加工工艺基础 山东大学机械工程学院山东大学机械工程学院 王王 志志2021/9/231 uu工艺工艺加工的艺术加工的艺术uu目标目标优质、高效、低耗优质、高效、低耗 机械制造机械制造 工艺为本工艺为本2021/9/232第一讲 机械加工工艺规 程的制订介绍机械加工工艺规程的基本概念及其制定的原理、原则、方法步骤及有关计算。2021/9/233主要内容主要内容n n基本概念基本概念n n毛坯的确定毛坯的确定n n零件的结构工艺性零件的结构工艺性n n定位基准的选择定位基准的选择n n工艺路线的拟定工艺路线的拟定n n工艺尺寸链工艺尺寸链2021/9/234第一节第一节 基本概

2、念基本概念一、一、生产过程和生产系统生产过程和生产系统（一）生产过程（一）生产过程 从原材料进货到制成的产品投入市场，其中所以劳动过程的总和。（二）生产系统（二）生产系统 生产企业可看成是一个具有输入和输出的生产系统。信息流、物质流、能量流2021/9/235n n制造过程中，原材料、毛坯，加工中的半制造过程中，原材料、毛坯，加工中的半成品、零部件及产品整机形成了成品、零部件及产品整机形成了物质流物质流；n n产品装配图、零部件图、各种工艺文件、产品装配图、零部件图、各种工艺文件、CAD软件、软件、CAM软件、产品的定单、生产软件、产品的定单、生产调度计划等形成了调度计划等形成了信息流信息流；

3、n n电能、机械能、热能等形成了电能、机械能、热能等形成了能量流能量流。2021/9/236生产系统图生产系统图原料或毛坯原料或毛坯存储存储运输运输制造制造检验检验成品成品信信 息息 系系 统统能源能源能能 量量 系系 统统物物 质质流流信息流信息流能量流能量流2021/9/237二、工艺二、工艺过程过程n在生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使之成为成品或半成品的过程。n铸造、锻造、冲压或焊接工艺过程n热处理工艺过程n机械加工工艺过程n装配工艺过程2021/9/238机械加工工艺过程机械加工工艺过程机械加工工艺过程（以下简称加工过程）是指用机械加工的方法直接改变毛坯的形状

4、、尺寸、相对位置和性质等使之成为合格零件的工艺过程。从广义上来说电加工、超声波加工、电子束离子束等加工也属于加工过程。2021/9/239二、机械加工工艺过程的组成二、机械加工工艺过程的组成 通常零件的加工过程是由若干个按顺序排列的工序组成的。工序是加工过程的基本组成单元。工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步或走刀。2021/9/23101.工序工序n n一个（或一组）工人，在一个工作地 对同一个工件（或同时对几个工件）所连续完成的那一部分工艺过程称为工序。操作者、工作地点、加工对象和内容，是工序的三个重要决定因素。改变其中之一，工序则产生变化！2021/9/2311小轴的工序小轴的工序

5、工序号工序号工序号工序号工序内容工序内容工序内容工序内容设备设备设备设备1 1铣端面，打中心孔铣端面，打中心孔铣端面，打中心孔铣端面，打中心孔铣端面打中心孔机床铣端面打中心孔机床铣端面打中心孔机床铣端面打中心孔机床2 2车大外圆及倒角车大外圆及倒角车大外圆及倒角车大外圆及倒角车床车床车床车床3 3车小外圆及倒角车小外圆及倒角车小外圆及倒角车小外圆及倒角车床车床车床车床4 4铣键槽铣键槽铣键槽铣键槽铣床铣床铣床铣床5 5去毛刺去毛刺去毛刺去毛刺钳工台钳工台钳工台钳工台2021/9/2312表表1 1 单件小批生产工艺过程单件小批生产工艺过程 表表2 2 大批量生产工艺过程大批量生产工艺过程 单件

6、加工与大量加工单件加工与大量加工2021/9/2313铣端面打中心孔铣端面打中心孔大量生产的场合，采用专用机床。2021/9/23142安装安装n n工件经一次装夹（定位夹紧）后所完成的那一部分工序称为安装。2021/9/23153工位工位n n工工件件在在一一次次装装夹夹工工件件后后，工工件件与与夹夹具具或或设设备备的的可可动动部部分分一一起起相相对对刀刀具具或或设设备备的的固固定定部部分分所所占占据据的的每每一一个位置所完成的加工个位置所完成的加工，称为工位。，称为工位。n n在某一工序中，有时为了减少由于多次装夹而带来的误差在某一工序中，有时为了减少由于多次装夹而带来的误差及辅助时间损失

7、，往往采用转位及辅助时间损失，往往采用转位(或移位或移位)式工作台或夹具，式工作台或夹具，不须重新装夹工件而能改变工件位置，以加工不同表面。不须重新装夹工件而能改变工件位置，以加工不同表面。2021/9/2316工位的例子工位的例子 如图所示为利用回转工作台在一次安装中顺次完成装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔四个工位的示意图。2021/9/23174工步工步n n在在加工表面、加工工具、切削用量（不包括背吃刀量）不变的情况下，所不变的情况下，所完成的那一部分工序内容，称为一个工步。完成的那一部分工序内容，称为一个工步。n n如果上述项目中有一项改变，就成为另一工步。如果上述项目中有一项改变，就成为另

8、一工步。2021/9/2318工步例工步例2021/9/2319复合工步复合工步n n为了提高生产为了提高生产效率，采用几效率，采用几把刀具或一把把刀具或一把复合刀具同时复合刀具同时加工加工个或几个或几个表面可算作个表面可算作一个工步，称一个工步，称为为复合工步复合工步复合工步复合工步。2021/9/2320转塔车床工步转塔车床工步在多刀车床、转塔车床的加工中经常有这种情况。在工艺文件上，复合工步也视为一个工步。2021/9/23215走刀（进给）走刀（进给）n n有些工步，由于余量较大或其它原因，需要用同一刀具，有些工步，由于余量较大或其它原因，需要用同一刀具，以同一转速和进给量，对同一位置

9、的表面进行多次切削，以同一转速和进给量，对同一位置的表面进行多次切削，这样，刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀。这样，刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀。2021/9/2322工序、安装、工位、工步和走刀之工序、安装、工位、工步和走刀之间的关系如下：间的关系如下：2021/9/2323三、生产纲领、生产类型及其工艺特征三、生产纲领、生产类型及其工艺特征n n生产纲领：生产纲领：指包括备品与废品在内的年产量。指包括备品与废品在内的年产量。n n机器零件的年生产纲领：机器零件的年生产纲领：式中 N零件的年产量（件/年）；Q产品的年产量（台/年）；n每台产品中该零件的数量（件/台）；备品率；废品

10、率。2021/9/2324生产类型生产类型n n单件生产：单件生产：n n成批生产：小批、中批、大批生产成批生产：小批、中批、大批生产n n大量生产：大量生产：根据生产纲领的大小和产品大小以及产品结构的复杂程度，产品制造过程可分为三种生产类型：2021/9/2325单件生产单件生产 单个的生产不同结构、尺寸的产品，且很少重复或完全不重复，这种生产称为单件生产。如机械配件加工、专用设备制造、新产品试制等都是属于单件生产。目前订单式组织生产的结果，单件生产方式成为普遍的生产方式！2021/9/2326成批生产成批生产 成批的制造相同产品，并且是周期性的重复生产，这种生产称为成批生产。如机床制造等多

11、属于成批生产。同一产品(或零件)每批投入生产的数量称为批量。根据产品的特征及批量的大小，成批生产又可分为：小批生产、中批生产和大批生产。小批生产工艺过程的特点与单件生产相似。2021/9/2327大量生产大量生产 产品的数量很大，大多数的工作一直按照一定节拍进行同一种零件的某一道工序的加工，这种生产称为大量生产。如手表、洗衣机、自行车、摩托车、缝纫机、汽车等的生产。2021/9/2328生产量的大小是区分生产类生产量的大小是区分生产类型的一项重要指标型的一项重要指标2021/9/2329各种生产类型的工艺特征各种生产类型的工艺特征 类型类型类型类型特点特点特点特点单件生产单件生产单件生产单件生

12、产成批生产成批生产成批生产成批生产大量生产大量生产大量生产大量生产加工对象加工对象加工对象加工对象经常变换经常变换经常变换经常变换周期性变换周期性变换周期性变换周期性变换固定不变固定不变固定不变固定不变毛坯毛坯毛坯毛坯木木木木模模模模造造造造型型型型、自自自自由由由由锻锻锻锻金属模造型、模锻金属模造型、模锻金属模造型、模锻金属模造型、模锻金金金金属属属属模模模模机机机机器器器器造造造造型型型型、模锻模锻模锻模锻机床设备机床设备机床设备机床设备通通通通用用用用设设设设备备备备、数数数数控控控控设备设备设备设备通通通通用用用用、专专专专门门门门及及及及部部部部分分分分专专专专用设备用设备用设备用设

13、备专专专专用用用用、自自自自动动动动设设设设备备备备及及及及 自动线自动线自动线自动线机床布局机床布局机床布局机床布局按机群式布置按机群式布置按机群式布置按机群式布置按按按按零零零零件件件件类类类类别别别别、按按按按工工工工段段段段排列排列排列排列按按按按流流流流水水水水线线线线或或或或自自自自动动动动线线线线排列排列排列排列夹具夹具夹具夹具通用或组合夹具通用或组合夹具通用或组合夹具通用或组合夹具专用夹具专用夹具专用夹具专用夹具高效率的专用夹具高效率的专用夹具高效率的专用夹具高效率的专用夹具刀具量具刀具量具刀具量具刀具量具通用刀具和量具通用刀具和量具通用刀具和量具通用刀具和量具专用或通用刀具量

14、具专用或通用刀具量具专用或通用刀具量具专用或通用刀具量具专专专专用用用用刀刀刀刀具具具具量量量量具具具具、自自自自动测量动测量动测量动测量装配方法装配方法装配方法装配方法零零零零件件件件不不不不互互互互换换换换，钳钳钳钳工修配工修配工修配工修配多多多多数数数数互互互互换换换换，部部部部分分分分试试试试配配配配或修配或修配或修配或修配全全全全部部部部呼呼呼呼唤唤唤唤或或或或分分分分组组组组互互互互换换换换生产周期生产周期生产周期生产周期不一定不一定不一定不一定周期重复周期重复周期重复周期重复长时间连续生产长时间连续生产长时间连续生产长时间连续生产生产率生产率生产率生产率低低低低，用用用用数数数数

15、控控控控机机机机床床床床可提高可提高可提高可提高中等中等中等中等高高高高成本成本成本成本高高高高中等中等中等中等低低低低工人技术工人技术工人技术工人技术高高高高中等中等中等中等一般一般一般一般工艺文件工艺文件工艺文件工艺文件简单简单简单简单比较详细比较详细比较详细比较详细详细编制详细编制详细编制详细编制2021/9/2330四、机械加工工艺规程四、机械加工工艺规程n n机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件。工艺规程：工艺规程：以文件的形式确定下来的工艺过程以文件的形式确定下来的工艺过程。2021/9/2331机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程的作用u工艺规

16、程是指导生产的主要技术文件u工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据u工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料加工工艺规程是机械制造企业最重要加工工艺规程是机械制造企业最重要的技术文件之一。的技术文件之一。2021/9/2332机械加工工艺规程的格式机械加工工艺规程的格式机械加工工艺过程卡片机械加工工艺卡片机械加工工序卡片2021/9/2333机械加工工艺过程卡片样式机械加工工艺过程卡片样式2021/9/2334机械加工工艺过程卡片实例机械加工工艺过程卡片实例2021/9/2335机械加工工艺卡片样式机械加工工艺卡片样式2021/9/2336机械加工工序卡片样式机械加工工序卡片样式2021/9/

17、2337机械加工工序卡片实例机械加工工序卡片实例2021/9/2338盘零件加工工序卡片实例盘零件加工工序卡片实例2021/9/2339五、制定机械加工工艺规程五、制定机械加工工艺规程的要求与步骤的要求与步骤2021/9/2340机械加工工艺规程的基本要求 制定加工工艺规程，要确保零件的加工质量，可靠地达到产品图纸所提出的全部技术要求；要有合理的生产率，要能节约原材料，减少工时消耗，降低成本。此外，还应尽量减轻工人的劳动强度，保证安全及良好的工作条件。2021/9/2341制定工艺规程所需要的原始资料（1）产品的零件图以及该零件所在部件或总成的装配图。（2）产品质量的验收标准。（3）产品的年产

18、量计划。（4）工厂现有生产条件。如毛坯的制造能力，现有加工设备、工艺装备及使用状况，专用设备、工装的制造能力及工人的技术水平等。（5）有关手册、标准及指导性文件。如机械加工工艺手册、时间定额手册、机床夹具设计手册、公差技术标准，以及国内外先进工艺、生产技术发展状况等方面的资料。2021/9/2342制定加工工艺规程的步骤及主要内容 （1）分分析析产产品品的的零零件件图图及及装装配配图图，了了解解产产品品的的工工作作原原理理和和所所加加工工零零件件在在整整个个机器中的作用，分析零件图的加工要求、结构工艺性，检验图样的完整性。机器中的作用，分析零件图的加工要求、结构工艺性，检验图样的完整性。（2）

19、根据零件的生产纲领及零件的结构大小、复杂程度确定生产类型。）根据零件的生产纲领及零件的结构大小、复杂程度确定生产类型。（3）选择和确定毛坯及其制造方式。）选择和确定毛坯及其制造方式。（4）拟定工艺方案是制定机械加工工艺规程时定性分析的核心内容。其中包括：）拟定工艺方案是制定机械加工工艺规程时定性分析的核心内容。其中包括：选择定位基准。选择定位基准。确定定位、夹紧方法。确定定位、夹紧方法。确定各个表面的加工方法如孔、平面、外圆等表面的加工。确定各个表面的加工方法如孔、平面、外圆等表面的加工。确定工序的集中和分散。确定工序的集中和分散。安排加工顺序。安排加工顺序。一般需要提出几种方案进行分析比较，

20、从中选出最优的方案。一般需要提出几种方案进行分析比较，从中选出最优的方案。2021/9/2343（5 5）确定各工序所采用的设备：包括通用机械和专用机）确定各工序所采用的设备：包括通用机械和专用机）确定各工序所采用的设备：包括通用机械和专用机）确定各工序所采用的设备：包括通用机械和专用机 械的选械的选械的选械的选定。定。定。定。（6 6）选择工艺装备：即确定各个工序所需要的刀具、夹具、量具和辅具。）选择工艺装备：即确定各个工序所需要的刀具、夹具、量具和辅具。）选择工艺装备：即确定各个工序所需要的刀具、夹具、量具和辅具。）选择工艺装备：即确定各个工序所需要的刀具、夹具、量具和辅具。（7 7）确定

21、各主要工序的技术检验要求以及检验方法。）确定各主要工序的技术检验要求以及检验方法。）确定各主要工序的技术检验要求以及检验方法。）确定各主要工序的技术检验要求以及检验方法。（8 8）确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差。）确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差。）确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差。）确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差。（9 9）确定切削用量，制定工时定额。）确定切削用量，制定工时定额。）确定切削用量，制定工时定额。）确定切削用量，制定工时定额。（1010）评价各种工艺方案，最后选定最佳工艺路线。）评价各种工艺方案，最后选定最佳工艺路线。）评价各种工艺方案，最后选定最佳工艺路线

22、。）评价各种工艺方案，最后选定最佳工艺路线。（1111）填写工艺文件。）填写工艺文件。）填写工艺文件。）填写工艺文件。2021/9/2344第二节第二节 零件加工工艺性分零件加工工艺性分析与毛坯的选择析与毛坯的选择制定工工艺规程的十分重要的和最基本的一步！2021/9/2345（一）对零件进行工艺性审查（一）对零件进行工艺性审查对零件进行工艺性审查，除了检查尺寸、视图以及技术条件是否完整外，还应有以下几方面内容：2021/9/2346分析零件技术要求及其合理性，分析零件技术要求及其合理性，提出必要的改进意见提出必要的改进意见（1）加工表面本身的要求(尺寸精度、形状和粗糙度)：据其选择加工方法、

23、加工步序。（2）表面之间的相对位置精度(包括位置尺寸、位置精度)：与基准的选择有关。（3）表面质量及镀层要求：涉及选材及热处理工艺的确定。（4）其他要求：如等重、平衡、探伤等。同时，还要审查材料选用是否恰当、技术要求是否合理。过高的精度要求、粗糙度以及其他要求，会使工艺过程复杂化，加工困难，成本增加。2021/9/2347审查审查零件结构的工艺性零件结构的工艺性n n良好的工艺性：便于机械加工良好的工艺性：便于机械加工。工艺性分析的内容除了审查零件图上视图、尺寸、公差是否齐全、正确之外，主要是审查零件的结构工艺性。所谓所谓零件结构工艺性零件结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造

24、的可行性和经济性。有时功能完全相同而结构工艺性不同的零件其制造方法与制造成本往往相差很大。2021/9/23481.1.合理标注尺寸合理标注尺寸(1)零件图上重要尺寸应直接标注，在加工时尽量使工艺基准与设计基准重合，符合尺寸链最短的原则。如中活塞环槽的尺寸为重要尺寸，其宽度应该直接注出。2021/9/2349(2)零件图上标注的尺寸应便于测量，不要从轴线、中心线、假想平面等难以测量的基准标注尺寸。(3)零件图上的尺寸不应标注成封闭式，以免产生矛盾。2021/9/2350(4)零件的自由尺寸，应按加工顺序尽量从工艺基准注出。(5)零件所有加工表面与非加工面之间只标注一个联系尺寸。如图齿轮轴，图a

25、标注方法大部分尺寸要换算，不能直接测量。图b标注方式，与加工顺序一致，便于加工测量。2021/9/23512.2.零件结构便于加工，有利于达到零件结构便于加工，有利于达到所要求的加工质量。所要求的加工质量。(1)合理确定零件的加工精度与表面质量 加工精度定得过高会增加工序，增加制造成本；过低会影响其使用性能，必须根据零件在整个机器中的作用和工作条件合理地进行选择。2021/9/2352(2)保证位置精度的可能性 为保证零件的位置精度，最好使零件能在一次装夹下加工出所有相关表面。这样由机床的精度来达到要求的位置精度。如图a结构，保证80mm与内孔60mm的同轴度较难。如改成图b结构，就能在一次装

26、夹下加工外圆与内孔。2021/9/23533.3.有利于减少加工和装配的劳有利于减少加工和装配的劳动量动量(1)减少不必要的加工面积可减少机械加工量；安装表面的减少有利于保证配合面的接触质量。2021/9/2354(2)尽量避免、减少或简化内表面的加工 因为外表面要比内表面加工方便经济，又便于测量。因此，在零件设计时应力求避免在零件内腔进行加工。如图所示，将图a的内沟槽改成图b轴的外沟槽加工，使加工与测量都很方便。2021/9/23554.4.有利于提高劳动生产率，有利于提高劳动生产率，与生产类型相适应与生产类型相适应(1)零件的有关尺寸应力求一致，并能用标准刀具加工。如退刀槽尺寸一致，可减少

27、刀具种类。2021/9/2356(2)零件加工表面应尽量分布在同一方向，或互相垂直的表面上。如图b所示孔的轴线应当平行。2021/9/2357(3)零件结构应便于加工。对于零件上那些不能进行穿通加工的结构，应设退刀槽、越程槽或孔。2021/9/2358(4)避免在斜面或弧面上钻孔和钻头单刃切削，从而避免造成切削力不等使钻孔轴线倾斜或折断钻头。2021/9/2359(5)便于多刀或多件加工。零件设计的结构要便于多件加工，如图所示，图b结构可将毛坯排列成行便于多件连续加工。2021/9/2360(6)要与具体的生产类型相适应。如图所示，图a结构适合于大批量生产类型，图b结构则适合于生产量较小的情况

28、。2021/9/2361零件结构的工艺性例子零件结构的工艺性例子2021/9/2362多件加工刚度多件加工刚度2021/9/2363（二）（二）毛坯的选择毛坯的选择n n零件常用毛坯的种类零件常用毛坯的种类有：有：n n铸件（包括低压铸造、高压铸造）、铸件（包括低压铸造、高压铸造）、n n锻件（自由锻、模锻）、锻件（自由锻、模锻）、n n型材、型材、n n焊接件、焊接件、n n冲压件等；冲压件等；n n而相同而相同种类的毛坯又种类的毛坯又有不同的制造方法。有不同的制造方法。2021/9/2364选择毛坯的选择毛坯的总的原则总的原则n n毛坯的形状和尺寸尽量与成品零件接近，从而减毛坯的形状和尺寸

29、尽量与成品零件接近，从而减少加工余量，提高材料利用率，减少机械加工劳少加工余量，提高材料利用率，减少机械加工劳动量和降低机械加工费用。动量和降低机械加工费用。但毛坯制造困难，需但毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本，可能导致零件生产总成本的增加。本，可能导致零件生产总成本的增加。n n反之反之，若适当降低毛坯的精度要求。虽增加了机若适当降低毛坯的精度要求。虽增加了机械加工的成本，但可能使零件生产的总成本降低。械加工的成本，但可能使零件生产的总成本降低。2021/9/2365选择毛坯应考虑的因素选择毛坯应考虑的因素n n零件的机械性能的要求。零件的机械性能的要求。n n工件结构形状和尺寸大小。工件结构形状和尺寸大小。n n生产规模的大小生产规模的大小经济性。经济性。n n从本厂的现有设备和技术水平出发考虑可从本厂的现有设备和技术水平出发考虑可能性和经济性。能性和经济性。n n利用新技术、新工艺、新材料的可能性。利用新技术、新工艺、新材料的可能性。2021/9/2366齿轮零件图齿轮零件图2021/9/2367齿轮齿轮毛坯毛坯图图2021/9/2368The End2021/9/2369